适用于车辆主动前轮转向系统的多目标滑模控制方法及系统与流程

本发明涉及汽车控制领域，特别是涉及一种适用于车辆主动前轮转向系统的多目标滑模控制方法及系统。

背景技术：

1、汽车在实际行驶中，参数和环境的不确定性是车辆的主动前轮转向系统所需要克服的一个关键性问题，因此，最优控制常常无法保证最优，由此，多目标滑模控制由于其鲁棒性好，经常被考虑应用到车辆的主动前轮转向系统中来解决此问题。

2、而现有技术中，滑模控制是一种开关型控制，它在工作过程中需要频繁地切换系统的控制状态，因而无可避免地会产生抖振影响，导致当滑模控制实际应用在车辆的主动前轮转向系统中时，可靠性不足，虽然能实现获取并同时控制多个需要控制的控制目标，但无法确保控制时的控制精度和有效性。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的在于，提供一种适用于车辆主动前轮转向系统的多目标滑模控制方法及系统，能够抑制应用滑模控制时存在的抖振影响，提高了控制精度和有效性。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种适用于车辆主动前轮转向系统的多目标滑模控制方法，包括以下步骤：基于牛顿第二定律，获取车辆的主动前轮转向系统的第一状态空间方程，引入一阶惯性延迟，获取所述车辆的主动前轮转向系统的第二状态空间方程；跟踪并获取所述第一状态空间方程与所述第二状态空间方程之间的误差；根据所述第一状态空间方程与所述第二状态空间方程之间的误差，构造所述车辆的主动前轮转向系统的滑模面；基于所述滑模面，获取所述车辆的主动前轮转向系统进行滑模运动时的第一趋近律，结合指数趋近律，得到所述第一趋近律的函数表达形式；构建所述车辆的主动前轮转向系统进行滑模运动时的饱和度函数；根据所述第一趋近律的函数表达形式，将所述第一趋近律中的符号函数替换为所述饱和度函数，得到第二趋近律；结合所述滑模面以及所述第二趋近律，得到所述车辆的主动前轮转向系统进行滑模运动时的控制律；根据所述车辆的主动前轮转向系统进行滑模运动时的控制律，控制所述车辆的主动前轮转向系统进行滑模运动。

4、一种适用于车辆主动前轮转向系统的多目标滑模控制系统，其中，包括：状态空间误差计算单元，用于获取车辆的主动前轮转向系统的第一状态空间方程，引入一阶惯性延迟，获取所述车辆的主动前轮转向系统的第二状态空间方程，同时跟踪并获取所述第一状态空间方程与所述第二状态空间方程之间的误差；滑模面构造单元，用于根据所述第一状态空间方程与所述第二状态空间方程之间的误差，构造所述车辆的主动前轮转向系统的滑模面；第一趋近律获取单元，用于基于所述滑模面，获取所述车辆的主动前轮转向系统进行滑模运动时的第一趋近律，结合指数趋近律，得到所述第一趋近律的函数表达形式；饱和度函数构建单元，用于构建所述车辆的主动前轮转向系统进行滑模运动时的饱和度函数；第二趋近律获取单元，用于根据所述第一趋近律的函数表达形式，将所述第一趋近律中的符号函数替换为所述饱和度函数，得到第二趋近律；控制律获取单元，用于结合所述滑模面以及所述第二趋近律，得到所述车辆的主动前轮转向系统进行滑模运动时的控制律；滑模控制执行单元，用于根据所述车辆的主动前轮转向系统进行滑模运动时的控制律，控制所述车辆的主动前轮转向系统进行滑模运动；有效性验证单元，用于所述多目标滑模控制系统的有效性验证。

5、一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现所述的适用于车辆主动前轮转向系统的多目标滑模控制方法中的步骤。

6、一种电子设备，其中，包括：处理器和存储器；所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；所述处理器执行所述计算机可读程序时实现所述的适用于车辆主动前轮转向系统的多目标滑模控制方法中的步骤。

7、相较于现有技术，本发明所述的方法，首先通过获取车辆在引入一阶惯性延迟前后的状态空间方程，进而推导出误差；然后根据误差构建车辆的主动前轮转向系统的滑模面；再者通过对获得的滑模面求一阶导，得出所述车辆的主动前轮转向系统进行滑模运动时的第一趋近律，结合指数趋近律，得到所述第一趋近律的函数表达形式；最后将所述第一趋近律中的符号函数替换为所述饱和度函数，得到第二趋近律；结合所述滑模面以及所述第二趋近律，得到所述车辆的主动前轮转向系统进行滑模运动时的控制律以控制车辆始终进行滑模运动，有效地抑制了车辆的主动前轮转向系统应用滑模控制时存在的抖振影响，提高了控制精度，减少交通事故的发生可能。

8、为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

技术特征：

1.一种适用于车辆主动前轮转向系统的多目标滑模控制方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的适用于车辆主动前轮转向系统的多目标滑模控制方法，其特征在于，根据所述第一状态空间方程与所述第二状态空间方程之间的误差，构造所述车辆的主动前轮转向系统的滑模面的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的适用于车辆主动前轮转向系统的多目标滑模控制方法，其特征在于，基于所述滑模面，获取所述车辆的主动前轮转向系统进行滑模运动时的第一趋近律，结合指数趋近律，得到所述第一趋近律的函数表达形式的步骤包括：

4.根据权利要求3所述的适用于车辆主动前轮转向系统的多目标滑模控制方法，其特征在于，构建所述车辆的主动前轮转向系统进行滑模运动时的饱和度函数的步骤包括：

5.根据权利要求4所述的适用于车辆主动前轮转向系统的多目标滑模控制方法，其特征在于：所述滑模面的滑模边界层通过试验误差理论结合试错法确定。

6.根据权利要求4所述的适用于车辆主动前轮转向系统的多目标滑模控制方法，其特征在于，结合所述滑模面以及所述第二趋近律，得到所述车辆的主动前轮转向系统进行滑模运动时的控制律的步骤包括：

7.根据权利要求1所述的适用于车辆主动前轮转向系统的多目标滑模控制方法，其特征在于，还包括用于所述多目标滑模控制方法的有效性验证的步骤：

8.一种适用于车辆主动前轮转向系统的多目标滑模控制系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1-7任意一项所述的适用于车辆主动前轮转向系统的多目标滑模控制方法中的步骤。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如权利要求1-7任意一项所述的适用于车辆主动前轮转向系统的多目标滑模控制方法中的步骤。

技术总结本发明涉及适用于车辆主动前轮转向系统的多目标滑模控制方法及系统，所述方法包括以下步骤：获取车辆的主动前轮转向系统的第一状态空间方程，引入一阶惯性延迟，获取车辆的主动前轮转向系统的第二状态空间方程；跟踪并获取第一状态空间方程与第二状态空间方程之间的误差；构造车辆的主动前轮转向系统的滑模面并取一阶导后获取车辆的主动前轮转向系统进行滑模运动时的第一趋近律的函数表达形式；构建饱和度函数；将所述第一趋近律中的符号函数替换为所述饱和度函数，得到第二趋近律；设计并得到车辆的主动前轮转向系统进行滑模运动时的控制律以控制车辆。本发明所述的方法有效的抑制了应用滑模控制时存在的抖振影响，提高了控制精度和鲁棒性。技术研发人员：王洪波,张翔,赵晶受保护的技术使用者：哈工大机器人（中山）无人装备与人工智能研究院技术研发日：技术公布日：2024/6/23